AlZnMgCu1.5铝合金3C电子行业模具材料新选择

　　AlZnMgCu1.5铝合金技术规范与应用指南

　　一、基础材料特性

　　AlZnMgCu1.5铝合金属于超高强度变形铝合金系列，以其优异的综合性能在航空航天和高端工业领域具有重要应用价值。

　　AlZnMgCu1.5化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：2.2~2.8

　　锌 Zn：≤0.10

　　锰 Mn：≤0.10

　　铬 Cr：0.15～0.35

　　铁 Fe： ≤0.40

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　密度是2.72g/cm3

　　AIMg2.5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：110-136

　　伸长率 δ10 (%)： ≥20

　　退火温度为：415℃。

　　屈服强度 σs (MPa) ≥110

　　退火温度为：345℃。

　　注：管材室温纵向力学性能

　　不同状态不同的性能。

　　硬度：O状态：40HB;T4、T451状态：58HB;T6,T651状态：90HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　物理性能参数

　　密度：2.83 g/cm³

　　热导率：120-140 W/(m·K) (25°C)

　　电导率：34-38% IACS

　　热膨胀系数：23.6×10⁻⁶/K (20-100°C)

　　弹性模量：71-73 GPa

　　二、机械性能特点

　　典型力学性能（T6状态）

　　抗拉强度：570-610 MPa

　　屈服强度：520-550 MPa

　　延伸率：8-12%

　　断裂韧性：28-32 MPa·m¹/²

　　疲劳极限：190 MPa (R=0.1, 10⁷ cycles)

　　特殊性能优势

　　强度/重量比：优于大多数结构钢

　　耐腐蚀性：通过EXCO试验等级EB

　　焊接性能：ER5183焊丝强度系数≥0.9

　　低温性能：-196°C下韧性保持率>85%

　　三、热处理工艺

　　标准热处理规范

　　固溶处理：

　　温度：475±5°C

　　保温时间：40min/25mm

　　冷却介质：室温水淬

　　人工时效：

　　单级时效：120°C×24h

　　双级时效：105°C×8h + 160°C×12h（推荐）

　　特殊处理方案

　　回归再时效(RRA)：

　　工艺：120°C×24h→180°C×0.5h→120°C×24h

　　性能：强度提升5%，耐蚀性提高30%

　　形变热处理：

　　冷变形量：5-7%

　　后时效：100°C×36h

　　效果：各向异性降低40%

　　四、典型应用领域

　　1. 航空航天

　　飞机主承力构件（机翼大梁、框架）

　　航天器燃料贮箱

　　直升机旋翼系统部件

　　应用案例：某型商用飞机减重15%

　　2. 轨道交通

　　高速列车车体结构件

　　磁悬浮导向系统

　　抗冲击能量吸收装置

　　3. 国防

　　装甲车辆防护组件

　　导弹结构壳体

　　舰船上层建筑

　　4. 高端工业

　　大型精密机床横梁

　　注塑机模板

　　风电设备连接法兰

　　五、加工技术要点

　　机加工参数

　　铣削：

　　线速度：200-300 m/min

　　每齿进给：0.05-0.12 mm

　　刀具：PCD或超细晶硬质合金

　　钻孔：

　　钻速：30-50 m/min

　　进给：0.05-0.1 mm/r

　　钻尖角度：130-140°

　　成形工艺

　　热成形：

　　温度：350-420°C

　　应变速率：0.001-0.1 s⁻¹

　　润滑剂：石墨基

　　超塑成形：

　　温度：490-520°C

　　应变速率：1×10⁻⁴-1×10⁻³ s⁻¹

　　延伸率：≥300%

　　表面处理

　　阳极氧化：

　　膜厚：15-25μm

　　硬度：400-500 HV

　　微弧氧化：

　　膜厚：50-80μm

　　击穿电压：≥1000V

　　六、材料对比分析

　　性能指标AlZnMgCu1.57075-T62024-T3Ti-6Al-4V

　　比强度(MPa·cm³/g)201180155230

　　疲劳强度/σb0.330.300.350.40

　　成本系数1.21.00.85.0

　　可焊性中等差好优

　　耐蚀性良中差优

　　七、使用技术规范

　　设计准则

　　应力集中控制：

　　小圆角半径R≥3t（t为板厚）

　　孔边距≥2.5d（d为孔径）

　　防腐设计：

　　避免与铜合金直接接触

　　排水孔直径≥8mm

　　质量控制

　　超声波检测：

　　灵敏度：Φ2mm平底孔

　　验收标准：EN 2004-1

　　残余应力检测：

　　X射线衍射法

　　允许值：≤60% σ0.2

　　维护要求

　　定期检查应力腐蚀裂纹（建议周期2年）

　　表面损伤修复需采用低温焊接（<150°C）

　　存储湿度控制：RH≤40%

　　八、典型工程案例

　　大型客机翼梁应用：

　　减重效果：比钢制方案减轻35%

　　疲劳寿命：达到90,000飞行小时

　　制造工艺：超塑成形/扩散连接组合技术

　　高铁车体模块：

　　焊接变形控制：≤1.5mm/3m

　　电磁兼容性：满足EN 50121标准

　　运营表现：安全运行里程超800万公里

　　AlZnMgCu1.5铝合金凭借其出色的强度-韧性平衡和良好的工艺适应性，已成为现代高端装备制造的关键材料之一，特别适合对减重和可靠性要求极高的结构应用场景。